文化遗产是每个国家和民族的文明象征和宝贵财富,对国家、民族文化遗产的保护一直是我国文化建设的重要课题。网络时代的到来,数字化技术和虚拟旅游的发展,为解决这一问题提供了新的途径和可能。虚拟旅游是指通过数字化手段来实现对历史古迹的虚拟重建。本文重点研究以增强现实技术为基础的虚拟旅游系统,该方面的研究相对还不成熟,存在很多现实问题。针对目前存在的这些问题,本文在虚拟旅游平台的实用性上进行研究,提出了一种可应用于户外的虚拟旅游平台系统,该系统具备便携式,实时性和可移植性等优点,并且可用于室外,是一个适应市场需求、能够使大众广泛使用的虚拟旅游系统。本文将系统的研究工作分为以下三个方面：(1)针对户外场景的复杂性,研究一种可以快速准确识别出户外场景的算法。通过对各种图像识别算法的比较,最终选取基于局部特征的图像识别算法,并对SIFT、SURF、BRISK和ORB算法进行对比,提出了一种基于ORB算法的户外场景识别算法,该算法识别率高并且速度快,满足本文提出的户外虚拟旅游平台系统的要求。(2)在基于自然特征的三维注册技术的基础上,结合单应性矩阵,提出一种基于单应性矩阵的三维注册算法,并在原始单应性矩阵的基础上进行改进,改进后的算法配准率较高,更准确的实现三维注册,满足系统便携式和实时性的要求。(3)选用OpenGL实现最后的虚实结合模块,以满足户外虚拟旅游系统可移植性的要求。研究OpenGL模型叠加原理和绘制OBJ模型的流程,最终实现虚拟物体与现实场景的无缝结合,达到增强现实效果。为了验证各算法的有效性,本文利用OpenCV和OpenGL数据库,设计开发了该系统,并经过实验证明,该系统在以上算法的支持下可以成功实现,实时性好,完全可以达到预期的增强现实效果。